package com.lqk.demo.optimisticlock;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author lqk
 * @date 2021/12/30 10:55
 */
public class TestAccount {
    public static void main(String[] args) {
//        Account account = new AccountUnsafe(10000);
        Account account = new AccountCAS(10000);
        Account.demo(account);
    }
}

/**
 * 通过加锁来保证线程安全, 效率较低
 */
class AccountUnsafe implements Account {

    private Integer balance;

    public AccountUnsafe(Integer balance) {
        this.balance = balance;
    }

    @Override
    public synchronized Integer getBalance() {
        return this.balance;
    }

    @Override
    public synchronized void withdraw(Integer amount) {
        this.balance -= amount;
    }
}

/**
 * 其实 CAS 的底层是 lock cmpxchg 指令（X86 架构），在单核 CPU 和多核 CPU 下都能够保证【比较-交换】的原子性。
 *  在多核状态下，某个核执行到带 lock 的指令时，CPU 会让总线锁住，当这个核把此指令执行完毕，再
 *  开启总线。这个过程中不会被线程的调度机制所打断，保证了多个线程对内存操作的准确性，是原子
 *  的。
 * volatile
 *  获取共享变量时，为了保证该变量的可见性，需要使用 volatile 修饰。
 *  它可以用来修饰成员变量和静态成员变量，他可以避免线程从自己的工作缓存中查找变量的值，必须到主存中获取
 *  它的值，线程操作 volatile 变量都是直接操作主存。即一个线程对 volatile 变量的修改，对另一个线程可见。
 * 注意
 * volatile 仅仅保证了共享变量的可见性，让其它线程能够看到最新值，但不能解决指令交错问题（不能保证原子性）
 *
 * CAS 必须借助 volatile 才能读取到共享变量的最新值来实现【比较并交换】的效果
 */
class AccountCAS implements Account {

    private AtomicInteger balance;

    public AccountCAS(int balance) {
        this.balance = new AtomicInteger(balance);
    }

    @Override
    public Integer getBalance() {
        return balance.get();
    }

    @Override
    public void withdraw(Integer amount) {
        // 这是原理
//        while (true) {
//            // 获取余额的最新值
//            int prev = balance.get();
//            // 要修改的余额
//            int next = prev - amount;
//            // 将要修改的余额同步到主存中，真正的修改
//            // 比较并设置值
//            if (balance.compareAndSet(prev, next)){
//                break;
//            }
//        }
        // 改进
        balance.getAndAdd(-1*amount);
    }
}

interface Account {
    // 获取余额
    Integer getBalance();
    // 取款
    void withdraw(Integer amount);
    /**
     * 方法内会启动 1000 个线程，每个线程做 -10 元 的操作
     * 如果初始余额为 10000 那么正确的结果应当是 0
     */
    static void demo(Account account) {
        List<Thread> ts = new ArrayList<>();
        long start = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            ts.add(new Thread(() -> {
                account.withdraw(10);
            }));
        }
        ts.forEach(Thread::start);
        ts.forEach(t -> {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println(account.getBalance()
                + " cost: " + (end-start)/1000_000 + " ms");
    }
}
